Modellgetriebene Entwicklung von Kommunikationsprotokollen für drahtlos vernetzte Regelungssysteme

M. Krämer

Dissertation, Fachbereich Informatik, Technische Universität Kaiserslautern, 2013

Zusammenfassung

Funkvernetzte Sensorsysteme sind heutzutage allgegenwärtig. Sie werden sowohl in Rauchmeldern, in Raumtemperaturüberwachungen und Sicherheitssystemen eingesetzt. Das Sensorsystem soll seine Aufgabe zuverlässig und über viele Jahre ohne Batteriewechsel erfüllen. Durch die Vernetzung der Sensorsysteme und ihre immer komplexer werdenden Aufgaben wird die Programmierung in einer maschinennahen Sprache immer aufwändiger. Die modellgetriebene Entwicklung erhöht die Wartbarkeit und reduziert die Entwicklungszeit wodurch im Allgemeinen die Produktqualität steigt. In Folge der höheren Komplexität, der Abstraktion von der konkreten Hardwareplattform und den immer kürzere Produktentwicklungszeiten bleibt oft keine Zeit für Energieoptimierung, wodurch die Batterielaufzeit geringer ausfällt, als dies möglich wäre. In dieser Arbeit werden verschiedene Ansätze vorgestellt, die es ermöglichen, bereits während der Modellierung den Stromverbrauch zu berücksichtigen und diesen zu optimieren. Am Beispiel des inversen Pendels, einem sehr instabilen Regelungssystem, wird dazu mit Hilfe der modellgetriebenen Entwicklung eine funkvernetzte, verteilte Regelung spezifiziert. Der aus der Spezifikation erzeugte Kode wird direkt auf den Sensorknoten ausgeführt und muß dazu performant und zuverlässig sein, um die Echtzeitanforderungen des Regelungssystems zu erfüllen, aber gleichzeitig so wenig Energie wie möglich zu verbrauchen. m die Zuverlässigkeit der verteilten Regelung zu gewährleisten ist eine deterministische kollisionsfreie Datenübertragung über das drahtlose Kommunikationsmedium erforderlich. Die Synchronisation ist eine weitere Voraussetzung zur Ermittlung eines konsistenten Systemzustands.

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